Wasser

Die suche nach Wasser auf dem Mond: KPLO (Danuri), Lunar IceCube und NASA’s Lunar Flashlight

/ chrisdauck
Künstlerisches Konzept von Südkoreas erstem robotischen Mondorbiter namens Danuri im Weltraum. 
Bildnachweis: Korea Aerospace Research Institute

2022 scheint das Mondjahr schlechthin zu sein. Erst ist die Capstone-Raumsonde der amerikanischen Raumfahrtbehörde Nasa zum Mond aufgebrochen um die Umlaufbahn für eine Raumstation um den Mond zu vermessen, dann der Start der ersten Sükoreanischen Mondsmission (Danuri) mit Unterstützung der NASA sowie der erfolgreiche Start und Abschluss der Artemis I Mission. Nun sind zwei weitere Missionen gemeinsam zu Mond gestartet: Zum einen die japanische ispace Mission 1 (M1) mit der Mondlandefähre Hakuto-R 1 und dem Rashid-Mond-Rover der Vereinigten Arabischen Emirate. Auch mit an Bord die kleine Raumsonde Lunar Flashlight.

Vorwort:

Der Lunar Crater Observation and Sensing Satellite ( LCROSS ) der NASA, der Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) und Indiens Mondorbiter Chandrayaan-1 sowie andere Missionen entdeckten 2009 sowohl Wasser- (H 2 O) als auch Hydroxyl- (—OH − ) Ablagerungen in hohen Breiten der Mondoberfläche, was auf das Vorhandensein von Spuren von adsorbiertem oder gebundenem Wasser hinweist. [2] Diese Missionen deuten darauf hin, dass es in Polarregionen möglicherweise genug Eiswasser gibt, um von zukünftigen Landmissionen genutzt zu werden, [5] [6] aber die Verteilung ist schwer mit thermischen Karten in Einklang zu bringen.

Quelle: https://en.wikipedia.org/wiki/Lunar_Flashlight

Previous investigations have revealed evidence for ice at the lunar poles, but have been unable to determine its form or quantify its abundance with a high degree of certainty. For example, the LAMP (Lyman-α Mapping Project) instrument onboard the Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) detected the presence of ~1 wt% to 10 wt% of water within most South polar cold traps, but these data could not uniquely distinguish water ice from adsorbed H2O or OH molecules. 2)

Locating ice deposits in the moon’s permanently shadowed craters addresses one of NASA’s Strategic Knowledge Gaps

Quelle: https://www.eoportal.org/satellite-missions/lunar-flashlight#lunar-flashlight-mission

Südkoreanisches Raumschiff tritt mit Bremsmanöver in die Mondumlaufbahn ein

SEOUL, Südkorea – Südkoreas erster robotischer Mondorbiter, Danuri, trat in die Mondumlaufbahn ein, nachdem er am 16. Dezember sein erstes Einsetzmanöver in die Mondumlaufbahn durchgeführt hatte.

Der Orbiter umkreist den Mond in einer elliptischen Umlaufbahn alle 12,3 Stunden mit einem Perigäum von 109 Kilometern und einem Apogäum von 8.920 Kilometern, sagte das Wissenschaftsministerium in einer Erklärung vom 19. Dezember .

Das erste Manöver, das mit dem Abfeuern von Triebwerken für dreizehn Minuten ab 12:45 Uhr Eastern durchgeführt wurde, „reduzierte die Geschwindigkeit von Danuri von etwa 8.000 Stundenkilometern auf 7.500 Stundenkilometer“, sagte das Ministerium in der Erklärung. „Es wurde bestätigt, dass Danuri stabil in der Schwerkraft des Mondes gefangen war, was bedeutet, dass es zu einem echten Mondorbiter geworden ist.“

Das Ministerium sagte, das Raumschiff werde bis zum 28. Dezember vier weitere Antriebsmanöver mit seinen Triebwerken

durchführen, um es bis zum 29. Dezember in eine kreisförmige Umlaufbahn in geringer Höhe etwa 100 Kilometer von der Mondoberfläche entfernt zu steuern. Wenn dies gelingt, wird der 678 Kilogramm schwere Orbiter dies tun, es durchläuft eine kurze Phase der Inbetriebnahme und Tests, um seine einjährige Mission ab Januar mit sechs wissenschaftlichen Instrumenten an Bord zu beginnen, darunter die von der NASA finanzierte hyperempfindliche optische Kamera ShadowCam . 

ShadowCam soll Aufschluss darüber geben, ob in den permanent verschatteten Regionen des Mondes Reif- oder Eisablagerungen zu finden sind.  (Bildnachweis: NASA)

Die Kamera soll Bilder von permanent beschatteten Regionen in der Nähe der Mondpole sammeln, um nach Beweisen für Eisablagerungen zu suchen, jahreszeitliche Veränderungen zu beobachten und das Gelände innerhalb der Krater zu vermessen. Die gesammelten Daten werden mit der NASA geteilt, die im Rahmen ihres Artemis-Programms in den kommenden Jahren Menschen zum Mond schicken will.

Der koreanische Orbiter, auch bekannt als Korea Pathfinder Lunar Orbiter (KPLO), startete am 4. August mit einer SpaceX Falcon 9-Rakete vom Launch Complex 40 der Cape Canaveral Space Force Station ins All. Er flog auf einer ballistischen Mondtransferbahn zum Mond, die brachte das Raumschiff zunächst in Richtung Sonne und schleifte es zurück zum Mond. Die Route ist zwar viel länger als die Fahrt direkt zum Mond, ermöglicht jedoch eine höhere Kraftstoffeffizienz, da sie die Schwerkraft der Sonne für die Reise nutzt.

Während des Fluges zum Mond demonstrierte der Orbiter das „ Weltrauminternet “, indem er Video- und Fotodateien, darunter das Musikvideo einer beliebten koreanischen Band, in einer Entfernung von mehr als 1,2 Millionen Kilometern zur Erde schickte. Die Demonstration wurde zweimal durchgeführt – am 25. August und am 28. Oktober – mit einem Weltraum-Internet-Demonstrator, der hier vom Electronics and Telecommunications Research Institute (ETRI) entwickelt wurde, um eine interplanetare Internetverbindung mit verzögerungstoleranter Vernetzung zu validieren.

Das Raumschiff sendete auch Fotos der Erde und der Umlaufbahn des Mondes, die es zwischen dem 15. September und dem 15. Oktober mit einer eingebauten hochauflösenden Kamera in einer Entfernung zwischen 1,46 Millionen Kilometern und 1,548 Millionen Kilometern zur Erde aufgenommen hat.

Die Danuri-Mission markiert den Beginn der südkoreanischen Initiative zur Erforschung des Weltraums. Der Staatschef des Landes hat kürzlich versprochen, ein Roboter-Raumschiff im Jahr 2032 auf dem Mond und im Jahr 2045 auf dem Mars zu landen. Zu diesem Zweck plant die Regierung, 2,13 Milliarden Won (1,63 Milliarden US-Dollar) in die Entwicklung einer Rakete der nächsten Generation, KSLV-3, zu investieren. ein zweistufiges Fahrzeug, das bis zu sieben Tonnen Nutzlast in eine sonnensynchrone Umlaufbahn, 3,7 Tonnen in eine geostationäre Transferbahn und 1,8 Tonnen in eine Erde-Mond-Transferbahn bringen kann. Als Teil davon arbeitet das Korea Aerospace Research Institute (KARI) daran, in fünf Jahren kerosinbetriebene 100-Tonnen-Schubtriebwerke zu entwickeln.

Der Staatschef versprach auch, das Budget der Regierung für die Weltraumentwicklung in den nächsten fünf Jahren zu verdoppeln und bis 2045 mindestens 100 Billionen Won (76,7 Milliarden US-Dollar) in den Weltraumsektor zu stecken. Südkoreas Weltraumbudget für 2022 beträgt 734 Milliarden Won (563 Millionen US-Dollar).

Quelle: https://twitter.com/dirkpitt2050/status/1604754652058112000

NASA – Lunar Flashlight gestartet

2022 scheint das Mondjahr schlechthin zu sein. Erst ist die Capstone-Raumsonde der amerikanischen Raumfahrtbehörde Nasa zum Mond aufgebrochen, dann die Artemis I Mission und nun sollen zwei weitere Missionen gemeinsam zu unserem Nachbar fliegen: Zum einen die japanische ispace Mission 1 (M1) mit der Mondlandefähre Hakuto-R 1 und dem Rashid-Mond-Rover der Vereinigten Arabischen Emirate. Zum anderen die kleine Raumsonde Lunar Flashlight.

Ein anderer Weg zum Mond

Nicht nur die Mission von Lunar Flashlight ist besonders, auch der Weg dorthin wird eine Premiere werden. Um Treibstoff zu sparen, wird die Raumsonde einen ballistischen Mondtransfer durchführen. Dabei nutzt die Raumsonde die Schwerkraft von Erde, Sonne und Mond, um letztendlich von der Anziehungskraft des Trabanten eingefangen zu werden.

Bereits die Capstone-Mission hatte diesen Weg gewählt – und das als erste Raumsonde überhaupt. Zwar ist eine Raumsonde deswegen wesentlich länger zum Mond unterwegs, als wenn sie den Trabanten direkt ansteuert. Dafür spart sie aber eine Menge Treibstoff. Und das ist das Stichwort für die Premiere von Lunar Flashlight: Es ist das erste interplanetarische Raumfahrzeug, das einen neuartigen „grünen“ Treibstoff testen wird.  

Der Cubesat Lunar Flashlight ist gerade einmal so groß wie ein Aktenkoffer. Auf diesem Bild befindet der solarbetriebene Kleinsatellit sich mit ausgefahrenen Solarzellen in einem Reinraum der Georgia Tech (USA).

Der Cubesat Lunar Flashlight ist gerade einmal so groß wie ein Aktenkoffer. Auf diesem Bild befindet der solarbetriebene Kleinsatellit sich mit ausgefahrenen Solarzellen in einem Reinraum der Georgia Tech (USA).Bildrechte: NASA, JPL-Caltech

Dieser ist sicherer zu transportieren und zu lagern als die üblicherweise im Weltraum verwendeten Treibstoffe wie Hydrazin, so die Nasa. Bereits bei früheren Technologie-Demonstrationen der Nasa wurde er in der Erdumlaufbahn erfolgreich getestet. Eines der Hauptziele von Lunar Flashlight ist tatsächlich die Erprobung dieses Treibstoffes für zukünftige Weltraummissionen. Den Namen des Treibstoffs nennt die Nasa noch nicht. Auch wie ökologisch der neue Treibstoff tatsächlich sein soll, ist nicht bekannt.

Lunar Flashlight soll den Mond erforschen

Die Raumsonde ist gerade einmal so groß wie ein Aktenkoffer und soll den Mond nach Wassereisvorkommen absuchen. Dafür wurde ein Reflektometer mit vier Nano-Lasern verbaut, die im Infrarotbereich arbeiten. Es wird somit das erste Mal sein, dass mehrfarbige Laser eingesetzt werden, um Eis in den dunklen Regionen des Mondes aufzuspüren. Diese Krater haben seit Milliarden von Jahren kein Sonnenlicht mehr gesehen.

„Wir bringen im wahrsten Sinne des Wortes eine Taschenlampe auf den Mond – wir leuchten mit Lasern in diese dunklen Krater, um nach eindeutigen Anzeichen von Wassereis zu suchen, das die obere Schicht des Mondregoliths bedeckt„, sagte Barbara Cohen. Sie ist die leitende Lunar Flashlight Forscherin am Goddard Space Flight Center der Nasa. In Zukunft soll das Wassereis von Menschen oder Robotern gefördert werden, um beispielsweise Treibstoff herzustellen, aus ihm Sauerstoff zu gewinnen oder als Trinkwasser zu nutzen.

Quelle: https://www.mdr.de/wissen/faszination-technik/raumsonde-lunar-flashligt-fliegt-mit-gruenem-treibstoff-zum-mond-100.html

Sekundäre Nutzlasten von Artemis 1 die nach Wasser suchen

Lunar IceCube

Der Lunar IceCube von der Morehead State University hat das Deep Space Network der NASA signalisiert und ist auf dem Weg zu einer einzigartigen Mission, um Eis auf dem Mond mit Infrarotspektrometrie zu untersuchen.

Lunar Polar Hydrogen Mapper

Der Lunar Polar Hydrogen Mapper (LunaH-Map) wird sich IceCube auf einer ähnlichen Mission anschließen.

Es hat damit begonnen, Bilder zu übertragen, um die Wasserstoffverteilung über den Südpol des Mondes zu messen.

Quelle: https://cosmosmagazine.com/space/artemis-cubesats-thrived-or-died/

Flie­gen­de Stern­war­te SO­FIA ent­deckt Was­ser­mo­le­kü­le auf dem Mond

/ chrisdauck

Viel ist es nicht – als habe man eine 0,33-Liter-Getränkedose auf einem Fußballfeld verteilt. Dennoch ist der Fund der fliegenden Sternwarte „Sofia“ spannend: Auf der Mondoberfläche gibt es Wasser.

This illustration highlights the Moon’s Clavius Crater with an illustration depicting water trapped in the lunar soil there, along with an image of NASA’s Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) that found sunlit lunar water.
Credits: NASA

Im Hangar von Lufthansa Technik am Hamburger Flughafen steht in diesen Tagen ein einzigartiges Flugzeug zur turnusmäßigen Durchsicht: Die fliegende Sternwarte „Sofia“, eine 43 Jahre Boeing 747SP, wird bis Anfang kommenden Jahres in Fuhlsbüttel gewartet.

Das Besondere an der Maschine ist, dass sie in ihrem Inneren ein Infrarotteleskop und andere wissenschaftliche Gerätschaften trägt. Mit ihnen lässt sich bei Forschungsflügen weit hinaus ins All schauen, jenseits des störenden Wasserdampfes in der Erdatmosphäre. Dazu wird eine große Tür an der Seite des Jets geöffnet, durch die das 2,7-Meter-Teleskop nach draußen sehen kann.

Die fliegende Sternwarte ist ein Gemeinschaftsprojekt der US-Weltraumbehörde Nasa und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). Seit Jahren steht sie aber immer wieder in der Diskussion. Die Amerikaner haben mehrfach gedroht, sich aus dem Projekt zurückzuziehen. Aus ihrer Sicht war der wissenschaftliche Output in Form von Publikationen nicht überzeugend genug.

Am Montag verkündete die Nasa nun jedoch auf einer recht kurzfristig angesetzten Pressekonferenz eine – wie sie vorab warb – „aufregende neue Entdeckung“, die ohne „Sofia“ nicht ohne weiteres möglich gewesen wäre. Ein Team um Casey Honniball vom Goddard Space Flight Center der Nasa in Greenbelt (US-Bundesstaat Maryland) hat demnach bereits bei einem Messflug am 31. August 2018 molekulares Wasser auf der Oberfläche des Mondes nachgewiesen – und zwar auch in Bereichen des Erdtrabanten, die von der Sonne beschienen werden. Die „Sofia“-Messungen fanden damals am Krater Clavius im südlichen Hochland des Mondes statt. Er hat einen Durchmesser von etwa 225 Kilometer und ist damit der zweitgrößte Krater, den man von der Erde aus sehen kann.

Zukünftige Missionen könnten sich für das Wasser interessieren

Die Forscher berichten auch im Fachmagazin „Nature Astronomy“ über ihre Entdeckung. Dort hatte man das entsprechende Manuskript bereits im vergangenen November erhalten, aber erst jetzt veröffentlicht. Möglicherweise gab es Überarbeitungswünsche durch die wissenschaftlichen Gutachter der Zeitschrift. Der Artikel berichtet nun von Wassermolekülen, die in winzigen Glaskügelchen und zwischen den Körnern des Mondstaubs eingeschlossen sind. Die Konzentration der Moleküle ist niedrig – 100 bis 400 von ihnen kommen auf eine Million andere Moleküle auf der Oberfläche. Und doch: Das Wasser ist da, auch bei Temperaturen von bis zu 120 Grad Celsius.

„Die Menge an Wasser, die ‚Sofia‘ entdeckt hat, entspricht etwa dem Inhalt einer 0,33-Liter-Getränkedose, verteilt über die Oberfläche eines Fußballfeldes“, erklärt Alessandra Roy, „Sofia“-Projektwissenschaftlerin im DLR Raumfahrtmanagement, die nicht an Honniballs Forschungen beteiligt war. „Der Mond bleibt damit trockener als die Wüsten auf der Erde, aber die gefundene Wassermenge könnte immer noch wichtig für zukünftige astronautische Weltraumissionen werden.“

„Wir wissen noch nicht, ob wir es als Ressource nutzen können, aber das Wissen über das Wasser auf dem Mond ist der Schlüssel für unsere ‚Artemis‘-Erkundungspläne“, twitterte Nasa-Chef Jim Bridenstine zur Verkündung der Ergebnisse.

Die US-Weltraumbehörde hat angekündigt, bis zur Mitte des Jahrzehnts wieder mit Menschen auf den Mond zurückkehren zu wollen. Derzeit laufen zahlreiche Ausschreibungen für die nötige Technik, die auch von Privatfirmen eingekauft werden soll. Wie es mit dem entsprechenden „Artemis“-Programm weitergeht, wird auch der Ausgang der Präsidentschaftswahl entscheiden. Mit einem möglichen Regierungswechsel könnte – wie es in der Vergangenheit bereits mehrfach passiert ist – die Arbeit der Weltraumbehörde neu ausgerichtet werden.

Es ist nicht ganz klar, warum das Wasser noch da ist

Unabhängig davon zieht es aber zum Beispiel die Chinesen auf den Mond, auch Russland vermeldet langfristig entsprechende Pläne.

Und wer immer auf dem Erdtrabanten landet, wird sich darum bemühen, die dort existierenden Ressourcen für die Mission zu nutzen – weil der Frachttransport von der Erde extrem teuer ist. Wasser wäre nicht nur für Astronauten interessant, sondern auch als Raketentreibstoff, wenn man vom Mond weiter hinaus ins Sonnensystem fliegen will.

Bereits seit gut zehn Jahren gibt es Hinweise darauf, dass der Mond nicht so staubtrocken ist, wie man vermuten könnte. Entsprechende Beobachtungen haben die Raumsonden „Chandrayaan-1“, „Deep Impact“ und „Cassini“ gemacht. Allerdings war es in diesen Messungen nicht einfach möglich, zwischen Wassermolekülen – sie bestehen aus zwei Wasserstoff- und einem Sauerstoffatom – und sogenannten Hydroxylradikalen zu unterscheiden, bei denen nur ein Wasserstoff- und ein Sauerstoffatom verbunden sind. Das lag an der Wellenlänge der Infrarotstrahlung, die damals gemessen worden war. Diese war sowohl für Wassermoleküle als auch Hydroxylradikal charakteristisch. Die Messungen von Honniball und ihren Kollegen fanden nun bei einer anderen Wellenlänge statt, über die sich das Wasser nach Ansicht der Forscher zweifelsfrei als solches identifizieren lässt.

„Faszinierend und extrem spannend“ nennt Mondforscher Harald Hiesinger von der Universität Münster die Ergebnisse im Gespräch mit dem SPIEGEL. Die Studie sei „ziemlich clever gemacht“ und ergänze „die bisherigen Ergebnisse deutlich“.

Interessant ist die Frage, warum die Wassermoleküle eigentlich noch da sind – es wäre zu erwarten, dass sie durch die Sonneneinstrahlung längst verdunstet und auf Nimmerwiedersehen ins All entwichen sein müssten. Warum sie dennoch nachweisbar sind, dazu gibt es mehrere Theorien: Zum einen könnte es sein, dass Mikrometeoriten beständig geringe Mengen Wasser zum Mond bringen. Dieses könnte im Gestein abgelagert werden. Oder aber, durch größere Einschläge wird Wasser aus den tieferen Schichten des Mondbodens nach oben befördert. Eine andere Möglichkeit wiederum bestünde darin, dass durch den Sonnenwind Wasserstoffatome auf den Mond gebracht werden, die sich dort mit den vorhandenen Hydroxylradikalen zu einem Wassermolekül verbinden.

Und dann ist da noch das Eis an den Polen

Neben den fein verteilten Wassermolekülen im Boden gibt es auch größere Wasservorkommen auf dem Mond – und zwar in Form von Eis, das zum Beispiel im schattigen Inneren von Mondkratern überdauert hat. In einem weiteren Artikel in „Nature Astronomy“ berichtet eine Wissenschaftlergruppe um Paul Hayne von der University of Colorado in Boulder, dass weit größere Areale als bisher vermutet als sogenannte Kältefallen fungieren könnten.

Das heißt: An diesen Orten kommt so wenig Wärme von der Sonne an, dass Eis dort dauerhaft bestehen kann. Den Forschern zufolge ist es auf rund 40.000 Quadratkilometern der Mondoberfläche kalt genug. Das Team hatte mit Daten des „Lunar Reconnaissance Orbiter“ gearbeitet. Bei Modellierungen fanden die Forscher heraus, dass aus ihrer Sicht vor allem die Zahl der kleinen Kältefallen bisher unterschätzt wurde. Selbst in Bereichen mit nur einem Zentimeter Durchmesser könnten Eisstücke überleben. „Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass das an den Mondpolen eingeschlossene Wasser als Ressource für künftige Missionen weiter verbreitet und zugänglich sein könnte als bisher angenommen“, lautet daher ihr Fazit.

Quelle: https://www.spiegel.de/wissenschaft/weltall/sofia-fliegende-sternwarte-von-nasa-und-dlr-findet-wasser-auf-dem-mond-a-3fc47690-ee4f-4fce-9183-53fca63345f6